lib/ProfileData/InstrProfReader.cpp

   1 //=-- InstrProfReader.cpp - Instrumented profiling reader -------------------=//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains support for reading profiling data for clang's
  11 // instrumentation based PGO and coverage.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/ProfileData/InstrProfReader.h"
  16 #include "InstrProfIndexed.h"
  17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  18 #include <cassert>
  19
  20 using namespace llvm;
  21
  22 static ErrorOr<std::unique_ptr<MemoryBuffer>>
  23 setupMemoryBuffer(std::string Path) {
  24   ErrorOr<std::unique_ptr<MemoryBuffer>> BufferOrErr =
  25       MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(Path);
  26   if (std::error_code EC = BufferOrErr.getError())
  27     return EC;
  28   return std::move(BufferOrErr.get());
  29 }
  30
  31 static std::error_code initializeReader(InstrProfReader &Reader) {
  32   return Reader.readHeader();
  33 }
  34
  35 ErrorOr<std::unique_ptr<InstrProfReader>>
  36 InstrProfReader::create(std::string Path) {
  37   // Set up the buffer to read.
  38   auto BufferOrError = setupMemoryBuffer(Path);
  39   if (std::error_code EC = BufferOrError.getError())
  40     return EC;
  41   return InstrProfReader::create(std::move(BufferOrError.get()));
  42 }
  43
  44 ErrorOr<std::unique_ptr<InstrProfReader>>
  45 InstrProfReader::create(std::unique_ptr<MemoryBuffer> Buffer) {
  46   // Sanity check the buffer.
  47   if (Buffer->getBufferSize() > std::numeric_limits<unsigned>::max())
  48     return instrprof_error::too_large;
  49
  50   std::unique_ptr<InstrProfReader> Result;
  51   // Create the reader.
  52   if (IndexedInstrProfReader::hasFormat(*Buffer))
  53     Result.reset(new IndexedInstrProfReader(std::move(Buffer)));
  54   else if (RawInstrProfReader64::hasFormat(*Buffer))
  55     Result.reset(new RawInstrProfReader64(std::move(Buffer)));
  56   else if (RawInstrProfReader32::hasFormat(*Buffer))
  57     Result.reset(new RawInstrProfReader32(std::move(Buffer)));
  58   else
  59     Result.reset(new TextInstrProfReader(std::move(Buffer)));
  60
  61   // Initialize the reader and return the result.
  62   if (std::error_code EC = initializeReader(*Result))
  63     return EC;
  64
  65   return std::move(Result);
  66 }
  67
  68 ErrorOr<std::unique_ptr<IndexedInstrProfReader>>
  69 IndexedInstrProfReader::create(std::string Path) {
  70   // Set up the buffer to read.
  71   auto BufferOrError = setupMemoryBuffer(Path);
  72   if (std::error_code EC = BufferOrError.getError())
  73     return EC;
  74   return IndexedInstrProfReader::create(std::move(BufferOrError.get()));
  75 }
  76
  77
  78 ErrorOr<std::unique_ptr<IndexedInstrProfReader>>
  79 IndexedInstrProfReader::create(std::unique_ptr<MemoryBuffer> Buffer) {
  80   // Sanity check the buffer.
  81   if (Buffer->getBufferSize() > std::numeric_limits<unsigned>::max())
  82     return instrprof_error::too_large;
  83
  84   // Create the reader.
  85   if (!IndexedInstrProfReader::hasFormat(*Buffer))
  86     return instrprof_error::bad_magic;
  87   auto Result = llvm::make_unique<IndexedInstrProfReader>(std::move(Buffer));
  88
  89   // Initialize the reader and return the result.
  90   if (std::error_code EC = initializeReader(*Result))
  91     return EC;
  92
  93   return std::move(Result);
  94 }
  95
  96 void InstrProfIterator::Increment() {
  97   if (Reader->readNextRecord(Record))
  98     *this = InstrProfIterator();
  99 }
 100
 101 std::error_code TextInstrProfReader::readNextRecord(InstrProfRecord &Record) {
 102   // Skip empty lines and comments.
 103   while (!Line.is_at_end() && (Line->empty() || Line->startswith("#")))
 104     ++Line;
 105   // If we hit EOF while looking for a name, we're done.
 106   if (Line.is_at_end())
 107     return error(instrprof_error::eof);
 108
 109   // Read the function name.
 110   Record.Name = *Line++;
 111
 112   // Read the function hash.
 113   if (Line.is_at_end())
 114     return error(instrprof_error::truncated);
 115   if ((Line++)->getAsInteger(0, Record.Hash))
 116     return error(instrprof_error::malformed);
 117
 118   // Read the number of counters.
 119   uint64_t NumCounters;
 120   if (Line.is_at_end())
 121     return error(instrprof_error::truncated);
 122   if ((Line++)->getAsInteger(10, NumCounters))
 123     return error(instrprof_error::malformed);
 124   if (NumCounters == 0)
 125     return error(instrprof_error::malformed);
 126
 127   // Read each counter and fill our internal storage with the values.
 128   Record.Counts.clear();
 129   Record.Counts.reserve(NumCounters);
 130   for (uint64_t I = 0; I < NumCounters; ++I) {
 131     if (Line.is_at_end())
 132       return error(instrprof_error::truncated);
 133     uint64_t Count;
 134     if ((Line++)->getAsInteger(10, Count))
 135       return error(instrprof_error::malformed);
 136     Record.Counts.push_back(Count);
 137   }
 138
 139   return success();
 140 }
 141
 142 template <class IntPtrT>
 143 static uint64_t getRawMagic();
 144
 145 template <>
 146 uint64_t getRawMagic<uint64_t>() {
 147   return
 148     uint64_t(255) << 56 |
 149     uint64_t('l') << 48 |
 150     uint64_t('p') << 40 |
 151     uint64_t('r') << 32 |
 152     uint64_t('o') << 24 |
 153     uint64_t('f') << 16 |
 154     uint64_t('r') <<  8 |
 155     uint64_t(129);
 156 }
 157
 158 template <>
 159 uint64_t getRawMagic<uint32_t>() {
 160   return
 161     uint64_t(255) << 56 |
 162     uint64_t('l') << 48 |
 163     uint64_t('p') << 40 |
 164     uint64_t('r') << 32 |
 165     uint64_t('o') << 24 |
 166     uint64_t('f') << 16 |
 167     uint64_t('R') <<  8 |
 168     uint64_t(129);
 169 }
 170
 171 template <class IntPtrT>
 172 bool RawInstrProfReader<IntPtrT>::hasFormat(const MemoryBuffer &DataBuffer) {
 173   if (DataBuffer.getBufferSize() < sizeof(uint64_t))
 174     return false;
 175   uint64_t Magic =
 176     *reinterpret_cast<const uint64_t *>(DataBuffer.getBufferStart());
 177   return getRawMagic<IntPtrT>() == Magic ||
 178     sys::getSwappedBytes(getRawMagic<IntPtrT>()) == Magic;
 179 }
 180
 181 template <class IntPtrT>
 182 std::error_code RawInstrProfReader<IntPtrT>::readHeader() {
 183   if (!hasFormat(*DataBuffer))
 184     return error(instrprof_error::bad_magic);
 185   if (DataBuffer->getBufferSize() < sizeof(RawHeader))
 186     return error(instrprof_error::bad_header);
 187   auto *Header =
 188     reinterpret_cast<const RawHeader *>(DataBuffer->getBufferStart());
 189   ShouldSwapBytes = Header->Magic != getRawMagic<IntPtrT>();
 190   return readHeader(*Header);
 191 }
 192
 193 template <class IntPtrT>
 194 std::error_code
 195 RawInstrProfReader<IntPtrT>::readNextHeader(const char *CurrentPos) {
 196   const char *End = DataBuffer->getBufferEnd();
 197   // Skip zero padding between profiles.
 198   while (CurrentPos != End && *CurrentPos == 0)
 199     ++CurrentPos;
 200   // If there's nothing left, we're done.
 201   if (CurrentPos == End)
 202     return instrprof_error::eof;
 203   // If there isn't enough space for another header, this is probably just
 204   // garbage at the end of the file.
 205   if (CurrentPos + sizeof(RawHeader) > End)
 206     return instrprof_error::malformed;
 207   // The writer ensures each profile is padded to start at an aligned address.
 208   if (reinterpret_cast<size_t>(CurrentPos) % alignOf<uint64_t>())
 209     return instrprof_error::malformed;
 210   // The magic should have the same byte order as in the previous header.
 211   uint64_t Magic = *reinterpret_cast<const uint64_t *>(CurrentPos);
 212   if (Magic != swap(getRawMagic<IntPtrT>()))
 213     return instrprof_error::bad_magic;
 214
 215   // There's another profile to read, so we need to process the header.
 216   auto *Header = reinterpret_cast<const RawHeader *>(CurrentPos);
 217   return readHeader(*Header);
 218 }
 219
 220 static uint64_t getRawVersion() {
 221   return 1;
 222 }
 223
 224 template <class IntPtrT>
 225 std::error_code
 226 RawInstrProfReader<IntPtrT>::readHeader(const RawHeader &Header) {
 227   if (swap(Header.Version) != getRawVersion())
 228     return error(instrprof_error::unsupported_version);
 229
 230   CountersDelta = swap(Header.CountersDelta);
 231   NamesDelta = swap(Header.NamesDelta);
 232   auto DataSize = swap(Header.DataSize);
 233   auto CountersSize = swap(Header.CountersSize);
 234   auto NamesSize = swap(Header.NamesSize);
 235
 236   ptrdiff_t DataOffset = sizeof(RawHeader);
 237   ptrdiff_t CountersOffset = DataOffset + sizeof(ProfileData) * DataSize;
 238   ptrdiff_t NamesOffset = CountersOffset + sizeof(uint64_t) * CountersSize;
 239   size_t ProfileSize = NamesOffset + sizeof(char) * NamesSize;
 240
 241   auto *Start = reinterpret_cast<const char *>(&Header);
 242   if (Start + ProfileSize > DataBuffer->getBufferEnd())
 243     return error(instrprof_error::bad_header);
 244
 245   Data = reinterpret_cast<const ProfileData *>(Start + DataOffset);
 246   DataEnd = Data + DataSize;
 247   CountersStart = reinterpret_cast<const uint64_t *>(Start + CountersOffset);
 248   NamesStart = Start + NamesOffset;
 249   ProfileEnd = Start + ProfileSize;
 250
 251   return success();
 252 }
 253
 254 template <class IntPtrT>
 255 std::error_code
 256 RawInstrProfReader<IntPtrT>::readNextRecord(InstrProfRecord &Record) {
 257   if (Data == DataEnd)
 258     if (std::error_code EC = readNextHeader(ProfileEnd))
 259       return EC;
 260
 261   // Get the raw data.
 262   StringRef RawName(getName(Data->NamePtr), swap(Data->NameSize));
 263   uint32_t NumCounters = swap(Data->NumCounters);
 264   if (NumCounters == 0)
 265     return error(instrprof_error::malformed);
 266   auto RawCounts = makeArrayRef(getCounter(Data->CounterPtr), NumCounters);
 267
 268   // Check bounds.
 269   auto *NamesStartAsCounter = reinterpret_cast<const uint64_t *>(NamesStart);
 270   if (RawName.data() < NamesStart ||
 271       RawName.data() + RawName.size() > DataBuffer->getBufferEnd() ||
 272       RawCounts.data() < CountersStart ||
 273       RawCounts.data() + RawCounts.size() > NamesStartAsCounter)
 274     return error(instrprof_error::malformed);
 275
 276   // Store the data in Record, byte-swapping as necessary.
 277   Record.Hash = swap(Data->FuncHash);
 278   Record.Name = RawName;
 279   if (ShouldSwapBytes) {
 280     Record.Counts.clear();
 281     Record.Counts.reserve(RawCounts.size());
 282     for (uint64_t Count : RawCounts)
 283       Record.Counts.push_back(swap(Count));
 284   } else
 285     Record.Counts = RawCounts;
 286
 287   // Iterate.
 288   ++Data;
 289   return success();
 290 }
 291
 292 namespace llvm {
 293 template class RawInstrProfReader<uint32_t>;
 294 template class RawInstrProfReader<uint64_t>;
 295 }
 296
 297 InstrProfLookupTrait::hash_value_type
 298 InstrProfLookupTrait::ComputeHash(StringRef K) {
 299   return IndexedInstrProf::ComputeHash(HashType, K);
 300 }
 301
 302 typedef InstrProfLookupTrait::data_type data_type;
 303 typedef InstrProfLookupTrait::offset_type offset_type;
 304
 305 bool InstrProfLookupTrait::ReadValueProfilingData(
 306     const unsigned char *&D, const unsigned char *const End) {
 307
 308   using namespace support;
 309   // Read number of value kinds with value sites.
 310   if (D + sizeof(uint64_t) > End)
 311     return false;
 312   uint64_t ValueKindCount = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 313
 314   for (uint32_t Kind = 0; Kind < ValueKindCount; ++Kind) {
 315
 316     // Read value kind and number of value sites for kind.
 317     if (D + 2 * sizeof(uint64_t) > End)
 318       return false;
 319     uint64_t ValueKind = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 320     uint64_t ValueSiteCount = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 321
 322     std::vector<InstrProfValueSiteRecord> &ValueSites =
 323         DataBuffer.back().getValueSitesForKind(ValueKind);
 324     ValueSites.reserve(ValueSiteCount);
 325     for (uint64_t VSite = 0; VSite < ValueSiteCount; ++VSite) {
 326       // Read number of value data pairs at value site.
 327       if (D + sizeof(uint64_t) > End)
 328         return false;
 329       uint64_t ValueDataCount =
 330           endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 331
 332       // Check if there are as many ValueDataPairs as ValueDataCount in memory.
 333       if (D + (ValueDataCount << 1) * sizeof(uint64_t) > End)
 334         return false;
 335
 336       InstrProfValueSiteRecord VSiteRecord;
 337       for (uint64_t VCount = 0; VCount < ValueDataCount; ++VCount) {
 338         uint64_t Value = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 339         uint64_t NumTaken = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 340         switch (ValueKind) {
 341         case IPVK_IndirectCallTarget: {
 342           auto Result =
 343               std::lower_bound(HashKeys.begin(), HashKeys.end(), Value,
 344                                [](const std::pair<uint64_t, const char *> &LHS,
 345                                   uint64_t RHS) { return LHS.first < RHS; });
 346           assert(Result != HashKeys.end() &&
 347                  "Hash does not match any known keys\n");
 348           Value = (uint64_t)Result->second;
 349           break;
 350         }
 351         }
 352         VSiteRecord.ValueData.push_back(std::make_pair(Value, NumTaken));
 353       }
 354       ValueSites.push_back(std::move(VSiteRecord));
 355     }
 356   }
 357   return true;
 358 }
 359
 360 data_type InstrProfLookupTrait::ReadData(StringRef K, const unsigned char *D,
 361                                          offset_type N) {
 362   // Check if the data is corrupt. If so, don't try to read it.
 363   if (N % sizeof(uint64_t))
 364     return data_type();
 365
 366   DataBuffer.clear();
 367   std::vector<uint64_t> CounterBuffer;
 368
 369   using namespace support;
 370   const unsigned char *End = D + N;
 371   while (D < End) {
 372     // Read hash
 373     if (D + sizeof(uint64_t) >= End)
 374       return data_type();
 375     uint64_t Hash = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 376
 377     // Initialize number of counters for FormatVersion == 1
 378     uint64_t CountsSize = N / sizeof(uint64_t) - 1;
 379     // If format version is different then read number of counters
 380     if (FormatVersion != 1) {
 381       if (D + sizeof(uint64_t) > End)
 382         return data_type();
 383       CountsSize = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 384     }
 385     // Read counter values
 386     if (D + CountsSize * sizeof(uint64_t) > End)
 387       return data_type();
 388
 389     CounterBuffer.clear();
 390     CounterBuffer.reserve(CountsSize);
 391     for (uint64_t J = 0; J < CountsSize; ++J)
 392       CounterBuffer.push_back(endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D));
 393
 394     DataBuffer.push_back(InstrProfRecord(K, Hash, std::move(CounterBuffer)));
 395
 396     // Read value profiling data
 397     if (FormatVersion > 2 && !ReadValueProfilingData(D, End)) {
 398       DataBuffer.clear();
 399       return data_type();
 400     }
 401   }
 402   return DataBuffer;
 403 }
 404
 405 bool IndexedInstrProfReader::hasFormat(const MemoryBuffer &DataBuffer) {
 406   if (DataBuffer.getBufferSize() < 8)
 407     return false;
 408   using namespace support;
 409   uint64_t Magic =
 410       endian::read<uint64_t, little, aligned>(DataBuffer.getBufferStart());
 411   // verify that it's magical
 412   return Magic == IndexedInstrProf::Magic;
 413 }
 414
 415 std::error_code IndexedInstrProfReader::readHeader() {
 416   const unsigned char *Start =
 417       (const unsigned char *)DataBuffer->getBufferStart();
 418   const unsigned char *Cur = Start;
 419   if ((const unsigned char *)DataBuffer->getBufferEnd() - Cur < 24)
 420     return error(instrprof_error::truncated);
 421
 422   using namespace support;
 423
 424   // Check the magic number.
 425   uint64_t Magic = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(Cur);
 426   if (Magic != IndexedInstrProf::Magic)
 427     return error(instrprof_error::bad_magic);
 428
 429   // Read the version.
 430   FormatVersion = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(Cur);
 431   if (FormatVersion > IndexedInstrProf::Version)
 432     return error(instrprof_error::unsupported_version);
 433
 434   // Read the maximal function count.
 435   MaxFunctionCount = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(Cur);
 436
 437   // Read the hash type and start offset.
 438   IndexedInstrProf::HashT HashType = static_cast<IndexedInstrProf::HashT>(
 439       endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(Cur));
 440   if (HashType > IndexedInstrProf::HashT::Last)
 441     return error(instrprof_error::unsupported_hash_type);
 442   uint64_t HashOffset = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(Cur);
 443
 444   // The rest of the file is an on disk hash table.
 445   Index.reset(InstrProfReaderIndex::Create(
 446       Start + HashOffset, Cur, Start,
 447       InstrProfLookupTrait(HashType, FormatVersion)));
 448
 449   // Form the map of hash values to const char* keys in profiling data.
 450   std::vector<std::pair<uint64_t, const char *>> HashKeys;
 451   for (auto Key : Index->keys()) {
 452     const char *KeyTableRef = StringTable.insertString(Key);
 453     HashKeys.push_back(std::make_pair(ComputeHash(HashType, Key), KeyTableRef));
 454   }
 455   std::sort(HashKeys.begin(), HashKeys.end(), less_first());
 456   HashKeys.erase(std::unique(HashKeys.begin(), HashKeys.end()), HashKeys.end());
 457   // Set the hash key map for the InstrLookupTrait
 458   Index->getInfoObj().setHashKeys(std::move(HashKeys));
 459   // Set up our iterator for readNextRecord.
 460   RecordIterator = Index->data_begin();
 461
 462   return success();
 463 }
 464
 465 std::error_code IndexedInstrProfReader::getFunctionCounts(
 466     StringRef FuncName, uint64_t FuncHash, std::vector<uint64_t> &Counts) {
 467   auto Iter = Index->find(FuncName);
 468   if (Iter == Index->end())
 469     return error(instrprof_error::unknown_function);
 470
 471   // Found it. Look for counters with the right hash.
 472   ArrayRef<InstrProfRecord> Data = (*Iter);
 473   if (Data.empty())
 474     return error(instrprof_error::malformed);
 475
 476   for (unsigned I = 0, E = Data.size(); I < E; ++I) {
 477     // Check for a match and fill the vector if there is one.
 478     if (Data[I].Hash == FuncHash) {
 479       Counts = Data[I].Counts;
 480       return success();
 481     }
 482   }
 483   return error(instrprof_error::hash_mismatch);
 484 }
 485
 486 std::error_code
 487 IndexedInstrProfReader::readNextRecord(InstrProfRecord &Record) {
 488   // Are we out of records?
 489   if (RecordIterator == Index->data_end())
 490     return error(instrprof_error::eof);
 491
 492   if ((*RecordIterator).empty())
 493     return error(instrprof_error::malformed);
 494
 495   static unsigned RecordIndex = 0;
 496   ArrayRef<InstrProfRecord> Data = (*RecordIterator);
 497   Record = Data[RecordIndex++];
 498   if (RecordIndex >= Data.size()) {
 499     ++RecordIterator;
 500     RecordIndex = 0;
 501   }
 502   return success();
 503 }